加层开挖对既有建筑桩基承载特性影响研究

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1、加层开挖对既有建筑桩基承载特性影响研究第1章绪论1.1研究背景及意义近年来，随着城市化进程加快，城市建筑物密度急剧增加，城市规模不断扩大，人口急剧膨胀，许多城市出现了不同程度的问题，如城市人口过多、交通拥堵、建筑拥挤、绿化面积小、城市污染严重、城市抗灾变能力差等，出现一些列生态失衡，环境恶化表现的城市综合症，给人类生存居住带来很大影响，也制约了经济社会的发展，成为城市可持续发展的姅脚石（张庆贺，2005)。城市的扩展受到土地资源的制约，向高空发展会增加城市密度，使城市发展走向恶性循环。因此合理开

2、发利用地下空间，是解决城市发展问题的必然出路，是走可持续发展道路的重要途径。自1977年瑞典召开第一届地下空间国际学术会议以来，越来越多的国家开始把地下空间当作新型土地资源，并日趋重视（Jim，2004)。在1988年的第三届地下空间国际学术会议上，首次提出了城市地下空间的概念（Nishi，2000)。在1991年的会议上，《东京宣言》提出21世纪是人类开发利用地下空间的世纪（王文卿，2000)。2002年，在意大利举行的地下空间学术会议的议题为：城市地下空间是一种资源，说明了地下空间作为重要空

3、间资源的必要性和可行性（Korpi等，2004)。可见高效地开发利用城市地下空间，使城市土地发挥更好的效用是必然趋势。在城市建设中，地下空间具有以下优点：可以改善城市地貌，腾出更多的空地来用于绿地和园林建设；可以提高城市人防功能和防灾能力；地下商场和地下车库可以缓解城市地面交通拥挤。城市中心是城市功能和活动最为集中的区域，由于城市发展过快与政策的滞后，城市规划建设缺乏前瞻性、预见性，城市中心既有建筑往往不设地下室或单层地下室。随着社会经济的发展，建筑功能方面已不满足目前使用要求，为了保持城市的建

4、筑风貌，保存其使用价值和历史价值,避免推倒重建造成极大浪费，因此对既有建筑进行改造,在满足新的使用功能的基础上节约投资，成了首选的方案。1.2国内外研究现状近年来，既有建筑增层改造技术得到了较快发展，在我国己召开了十余届有关建筑物增层改造的学术研讨会，对不同的结构形式提出了不同的增层方案，在增层结构的抗震、增层数量、使用年限等方面取得了一些研究成果（李德荣等，1997;范锡盛等，1999;欧阳坚，2001)。现有研究对地下增层建技术也偶有涉及，但一般都是针对原建筑物为条形、独立、孩板等浅基础形式

5、而言的，胡晓静（2010)讨论了增层地下室底板不低于原浅基础基底标高的#建方法；徐正良等(2005).贾强等（2010)、黄绍铭等（2011)申请了地下增层炉建方面技术专利。然而，既有建筑地下增层最大的不确定性来自于承受全部上部结构荷载的桩基础，如桩基托换施工（贾强等,2009）以及桩基工后承载（Im不等，桩长34~40m不等。场地内土层分布及物理力学参数如表2-1所示（杭州市勘察测绘院，1996)。第3章开挖条件下桩侧阻力..........193.1引言..........193.2古典计算

6、公式..........203.3理论公式推导..........213.4数值建模分析..........233.5理论与数值结果..........253.6侧阻损失比..........273.7本章小结..........30第4章开挖条件下桩端阻力..........334.1引言..........334,2古典计算公式..........344.3理论公式推导..........364.4数值建模分析..........414.5理论与数值结果..........424.6端阻损失

7、比..........434.7本章小结..........46第5章开挖对桩基承载刚度影响..........495.1引言..........495.2荷载传递法..........505.3双曲线模型..........525.4承载刚度曲线..........555.5荷载-沉降计算..........575.6桩侧和桩端刚度..........595.7本章小结..........63第6章开挖对群桩影响数值分析6.1引言由于岩土材料的非线性和边界条件的复杂性，对开挖问题的求解不可能得

8、到完全准确的、考虑全面的解析解，因此数值分析方法成了一种必备的手段。有限元分析方法是一种最常用的数值分析方法，它具有几个突出的优点：（1)可以解决非线性问题；（2)可以处理非均质材料，各向异性材料；（3)可以适应各种复杂的边界条件。有限元法是一种求解连续区域内的边值问题或初值问题的数值方法，它将分析区域离散为几个节点相联的子区域，全部的单元的集合组装成一个整体进行分析。有限元方法的待定场函数近似用若干个形函数叠加而成，求解场函数的位移、受力、流势、温度等在节点上的值，从而了解整个区域内的分布规律